Teori Big Bang Sebagai Teori Pembentukan Alam Semesta

Oleh : PIUS YOHANES JOGO DHAE

Proses Terbentuknya Big Bang

Ekstrapolasi pengembangan alam semesta seiring mundurnya waktu menggunakan relativitas umum menghasilkan kondisi rapatan dan suhu alam semesta yang tak terhingga pada suatu waktu di masa lalu. Singularitas ini mensinyalkan runtuhnya keberlakuan relativitas umum pada kondisi tersebut.

Sedekat mana kita dapat berekstrapolasi menuju singularitas diperdebatkan, namun tidaklah lebih awal daripada masa Planck. Fase awal yang panas dan padat itu sendiri dirujuk sebagai “the Big Bang”, dan dianggap sebagai “kelahiran” alam semesta kita. Fase terawal dentuman besar penuh dengan spekulasi.

Model yang paling umumnya digunakan mengatakan bahwa alam semesta terisi secara homogen dan isotropis dengan rapatan energi yang sangat tinggi, tekanan dan temperatur yang sangat besar, dan dengan cepat mengembang dan mendingin. Kira-kira 10−37 detik setelah pengembangan, transisi fase menyebabkan inflasi kosmis, yang sewaktu itu alam semesta mengembang secara eksponensial.

Temperatur pada saat itu sangat tinggi sehingganya kecepatan gerak partikel mencapai kecepatan relativitas, dan produksi pasangan segala jenis partikel terus menerus diciptakan dan dihancurkan.

Sampai dengan suatu waktu, reaksi yang tak diketahui yang disebut bariogenesis melanggar kekekalan jumlah barion dan menyebabkan jumlah kuark dan lepton lebih banyak daripada antikuark dan antilepton sebesar satu per 30 juta. Ini menyebabkan dominasi materi melebihi antimateri pada alam semesta. Ukuran alam semesta terus membesar dan temperatur alam semesta terus menurun, sehingga energi tiap-tiap partikel terus menurun. Transisi fase perusakan simetri membuat gaya-gaya dasar fisika dan parameter-parameter partikel elementer berada dalam kondisi yang sama seperti sekarang.

Setelah kira-kira 10−11 detik, gambaran dentuman besar menjadi lebih jelas oleh karena energi partikel telah menurun mencapai energi yang bisa dicapai oleh eksperimen fisika partikel. Pada sekitar 10−6 detik, kuark dan gluon bergabung membentuk barion seperti proton dan neutron.

Beberapa menit semasa pengembangan, ketika temperatur sekitar satu milyar kelvin dan rapatan alam semesta sama dengan rapatan udara, neutron bergabung dengan proton dan membentuk inti atom deuterium dan helium dalam suatu proses yang dikenal sebagai nukleosintesis dentuman besar.

Kebanyakan proton masih tidak terikat sebagai inti hidrogen. Seiring dengan mendinginnya alam semesta, rapatan energi massa rihat materi secara gravitasional mendominasi. Setelah 379.000 tahun, elektron dan inti atom bergabung menjadi atom (kebanyakan berupa hidrogen) dan radiasi materi mulai berhenti. Sisa-sisa radiasi ini yang terus bergerak melewati ruang semesta dikenal sebagai radiasi latar berlakang mikrogelombang kosmis (Cosmic microwave background radiation).

Teori Terbentuknya Alam Semesta

Bagaimana sejarah alam semesta ini dimulai? Para ilmuwan sepakat bahwa yang memulainya adalah peristiwa Big-Bang, namun teori tersebut tidak menjelaskan bagian yang paling penting, yaitu mengapa dentuman tersebut harus terjadi, bagaimana kondisi alam semesta sebelum itu, dan beberapa hal lain yang sampai saat ini belum bisa dimengerti.

Gambaran tentang alam semesta yang diusulkan oleh para ahli kosmologi ternyata dianggap masih kurang lengkap. Pertama-tama mereka mencoba membuat asumsi keadaan awal dari big-bang. Selanjutnya akan digunakan untuk mengungkap misteri bagaimana alam semesta bisa terbentuk menjadi suatu keadaan yang sangat rapi dan teratur bila dentuman yang sangat kacaulah yang memulainya. Beberapa model telah diusulkan untuk menyelesaikan masalah di atas.

Ada yang mengusulkan bahwa alam semesta bermula dari lautan lubang hitam yang sangat rapat. Yang lain mengatakan bahwa big-bang terjadi akibat tumbukan dua membran yang mengapung dalam ruang dimensional yang lebih tinggi. Ada juga yang mengatakan bahwa alam semesta telah terpecah-pecah dari suatu kesatuan yang utuh menjadi tak terhitung alam semesta yang lebih kecil. Semua skenario-skenario yang diusulkan di atas memang layak uji. Oleh karena itu pengamatan di waktu mendatanglah yang bisa menyaring skenario mana yang paling benar.

Untuk memodelkan asal mula alam semesta diambil hukum fisika dan mengekstrapolasinya ke masa lalu. Sesuai pengamatan yang dilakukan mundur ke tahun 1920an diketahui bahwa galaksi-galaksi bergerak saling menjauh satu sama lain, yang saat ini disadari sebagai pengembangan alam semesta. Dengan mengacu pada proses pengembangan alam semesta tersebut, para peneliti menyimpulkan bahwa 13,7 milyar tahun yang lalu alam semesta berada dalam keadaan yang masih sangat kecil, sangat rapat, dan sangat panas. Teori big-bang pertama kali diusulkan tahun 1927 oleh Georges Lemaitre, yang kemudian dikuatkan pada tahun 1964 atas penemuan cosmic microwave background, radias pengisi alam semesta yang diduga merupakan relik dari big-bang.

Teori-teori tentang terbentuknya alam semesta ialah Teori Keadaan (Steady State Theory) dan Teori Ledakan Besar (Big-Bang Theory).

Teori Keadaan Tetap, menyatakan bahwa tiap-tiap galaksi yang terbentuk tumbuh menjadi tua dan akhirnya mati. Jadi teori ini beranggapan bahwa alam semesta itu tak terhingga besarnya dan juga tak terhingga tuanya (tanpa awal dan akhir). Sedangkan Teori Ledakan Besar ialah meledaknya massa yang sangat besar dengan dahsyat, karena adanya reaksi inti.

Berdasarkan Hipotesis Fowler, galaksi berawal dari suatu kabut gas pijar dengan massa yang sangat besar. Kabut ini kemudian mengadakan kontraksi dan kondensasi sambil terus berputar pada sumbunya. Ada massa yang tertinggal, yakni pada bagian luar dari kabut pijar tadi.

Massa itu juga mengadakan kontraksi dan kondensasi maka terbentuklah gumpalan gas pijar yaitu bintang-bintang. Bagi yang bermassa besar masih berupa kabut bintang. Dengan cara yang sama, bagian luar bintang yang tertinggal juga mengadakan kondensasi sehingga terbentuklah planet. Demikian juga bagian planet membentuk satelit bulan.

Bima Sakti atau Milky Way, berbentuk seperti kue cucur. Matahari kita terletak kira-kira pada jarak 2/3, dihitung dari pusat galaksi itu sampai ke tepiannya. Tata surya terdiri dari matahari sebagai pusat, benda-benda lain seperti planet, satelit, meteor-meteor, komet-komet, debu dan gas antar planet beredar mengelilinginya.

DAFTAR PUSTAKA

Anugraha,Rinto., Teori Relatifitas dan Kosmologi (Skripsi) (Yokyakarta: Jurusan Fisika FMIPA UGM, 2011).
Bakker,Anton., Kosmologi Dan Ekologi (Yokyakarta: Kanisius, 1995).
Fabian H Chandra, Kosmologi : Studi Struktur Dan Asal Mula Alam Semesta (Jakarta: UI Press, 1992).
Siswanto,Joko., Orientasi Kosmologi (Yokyakarta: GADJAH MADA UNIVERSITY PRESS,2005).
Suseno,F.M., Teori Evolusi (Yokyakarta: Kanisius,2011).